毕业设计（论文）-车窗玻璃升降器外壳冲压模具设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 编号： 毕业设计毕业设计( (论文论文) )说明书说明书 题 目： 车窗玻璃升降器外壳冲压 模具设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位：机械设计制造及其自动化教研室 姓 名： 职 称： 讲 师 题目类型 ：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2009 年 3 月 16 日 全套图纸加扣 3012250582 II 摘 要 模具是工业生产中重要的工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之 一。复合模是一种复杂、精密的冲压模具，它具有高效率、高精度和高寿命等 优越性，适用于各种冲压行业 的自动化生产。复合模涉及冲压成形理论、冲压 工艺、模具设计与制造以及模具材料中的许多 关键技术。 本设计是针对便车窗玻璃升降器外壳冲压模具设计，设计先根据板件的结 构特点及工艺特性进行工艺分析，再结合现今模具生产厂家的具体经验进行结 构设计，切实将设计做到能够应用在实际生产中，使模具更具有实用性。 该工件结构特点适宜采用冷冲模进行生产，所以对冷冲压与模具的相关知 识进行了简单介绍。本设计对复合模的工艺特点、组成、具体工作过程进行了 阐述、并对组成模具的部分部件进行了分析。 关键词：升降器外壳; 冲压模具; 拉深; 冲裁;翻边；模具设计； 全套图纸加扣 3012250582 III Abstract Mould 全套图纸加扣 3012250582 IV 目目 录录 引言引言.1 1 1 零件的冲压工艺分析零件的冲压工艺分析.3 1.1 升降器外壳的说明 .3 1.2 冲压件的工艺分析 .4 1.3 冲压件冲压工艺过程的确定 .5 1.3.1 工艺方案的分析比较 .5 1.3.2 工艺方案的确定 .5 （1）计算毛坯尺寸.5 （2）计算拉深次数.6 （3）工序的组合和顺序确定.8 2 2 工艺计算工艺计算.12 2.1 确定排样、裁板方案 .12 2.2 确定各工件中间尺寸 .13 2.3 计算各工序压力 .15 2.4 选用压力机 .21 3 3 模具工作零件设计模具工作零件设计.23 3.1 确定冲裁间隙 .23 3.2 冲裁凸、凹模尺寸计算 .23 3.3 拉深凸、凹模的间隙 .30 3.4 拉深凸、凹模尺寸计算 .30 4 4 模具其它零件的选取和设计模具其它零件的选取和设计.33 4.1 模架选择 .33 4.2 打料推杆尺寸 .33 4.3 导柱与导套 .34 4.4 模柄 .34 4.5 定位零件 .34 4.6 卸料件与推件零件 .34 5 5 模具总装图模具总装图.37 6 6 模具零件加工工艺模具零件加工工艺.39 6.1 工艺编制的基本原则与注意事项.39 6.2 模具主要零件加工工艺过程 .41 7 7 模具的装配与调试模具的装配与调试.42 全套图纸加扣 3012250582 V 7.1 模具的装配 .42 7.2 模具的调试 .42 致 谢.44 参考文献.45 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 1 引言引言 （1）冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不 相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分 离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一 定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料 在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四 种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时， 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用 集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组 合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成 两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具 的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模 和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论 何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分 组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时， 坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零 件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状 与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模 上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 2 （2） 汽车玻璃升降器概括 汽车玻璃升降器在车辆的运营中属于常用件，使用频次较高，用户对该件 的关注程度也很高，为此生产出既满足数量又满足使用要求的较高质量的零件 尤为重要。 从目前汽车功能件发展的趋势看，为方便使用，提升车辆内部品质， 许多 厂商已将电动玻璃升降器系统作为车辆的基本配置来设计， 手动玻璃升降器己 经用得越来越少， 己经有被电动玻璃升降器系统替代的趋势， 为此国外众多 汽年制造商以及玻璃升降器生产商都己将精力及财力集中到电动玻璃升降器系 统的研究及开发中。目前，我国汽车车身附件的开发技术与手段与欧美日等发 达国家相比有较大的差距， 我们许多大的车门玻璃升降器生产厂家基本都是利 用外来样件进行模仿开发， 对该件在装车后产生的综合效果及车辆在行驶中产 生的问题缺乏系统的分析研究。本文的主要研究内容就是车门玻璃升降器外壳 的生产工艺及其模具的设计。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 3 1 零件的冲压工艺分析零件的冲压工艺分析 1.1 升降器外壳的说明 汽车车门上的玻璃升降是由升降器操纵的，主要作用就是保证车门玻璃能 够顺畅升降， 以方便驾乘人员在车辆上进行正常活动保证车辆内部有良好的 通风、方便驾乘人员在车内不下车就能与车周围的人员进行交流。升降器部件 装配如图 1.1 所示。 1轴套；2座板；3制动扭簧；4心轴；5外壳；6传动 轴； 7手柄；8联动片；9挡圈；10小齿轮；11大齿轮 图 1.1 玻璃升降装配简图 升降器的传动机构装在外壳内， 通过外壳凸缘上均布的三个3.2 mm 的 小孔铆接在车门内板上。传动轴6以IT11 级的间隙配合装在外壳件右端16.5 mm 的承托部位，通过制动扭簧3、联动片9及心轴4与小齿轮11 连接，摇动手柄 7时，传动轴将动力传递给小齿轮，继而带动大齿轮12，推动车门玻璃升降。 本冲压件为其中的件5，如图1.2 所示。采用1.5 mm的钢板冲压而成，保证 了足够的刚度和强度。外壳内腔主要配合尺寸16.5+0.12 mm ，22.3+0.14 mm，16+0.2 mm为IT11IT12 级。为使外壳与座板铆装固定后，保证外壳承托部 位16.5 mm与轴套同轴，三个小孔V3.2 mm与16.5 mm的相互位置要准确，小 孔中心圆直径420.1mm 为IT10 级。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 4 图 1.2 玻璃升降器外壳 1.2 冲压件的工艺分析 首先必须充分了解产品的应用场合和技术要求，并进行工艺分析。汽车车 门上的玻璃抬起或降落是靠升降器操纵的。升降器部件装配简图如图 2 所示， 本冲压件为其中的外 5 。升降器的传动机构装在外壳内，通过外壳凸缘上三个 均布的小孔3.2mm 用铆钉铆接在车门座板上。传动 6 以 IT11 级的间隙配合装 在外壳件右端孔16.5mm 的承托部位，通过制动扭簧 3、联动片 9 及心轴 4 与 小齿轮 11 联接，摇动手柄 7 时，传动轴将动力传递给小齿轮，然后带动大齿 12，推动车门玻璃升降。 该冲压件采 1.5mm 的钢板冲压而成，可保证足够的刚度与强度。外壳内腔 的主要配合尺寸16.5mm 、22.3mm 、16mm 为 IT11-IT12 级。为确保在铆合 固定后，其承托部位与轴套的同轴度，三个3.2mm 小孔与16.5 mm 间的相 对位置要准确，小孔中心圆直径420.1mm 为 IT10 级。此零件为旋转体， 其形状特征表明，是一个带凸缘的圆筒形件。其主要的形状、尺寸可以由拉深、 翻边、冲孔等冲压工序获得。作为拉深成形尺寸，其相对值 、都 dd、dh 比较合适，拉深工艺性较好。mm 、16 mm 的公差要求偏高，拉深件底部22.3 及口部的圆角半径 R1.5mm 也偏小，故应在拉深之后，另加整形工序，并用制 造精度较高、间隙较小的模具来达到。 三个小孔3.2mm 的中心圆直径 420.1mm 的精度要求较高，按冲裁件工艺性分析，应以22.3mm 的内径定位， 用高精度（IT7 级以上）冲模在一道工序中同时冲出。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 5 1.3 冲压件冲压工艺过程的确定 1.3.1 工艺方案的分析比较 外壳的形状表明，它为拉深件，所以拉深为基本工序。凸缘上三小孔由冲 孔工序完成。该零件16.5 mm 部分（见图 1.2 右侧）的成形，可以有三种方 法：一种可以采用阶梯拉深后车去底部；另一种可以采用阶梯拉深后冲去底部； 第三种可以采用拉深后冲底孔，再翻边的方法（见图 1.3 所示） 。 第一种方法车底的质量较高，但生产率低，在零件底部要求不高的情况下， 不易采用。第二种方法在冲去底部之前，要求底部圆角半径接近于零，因此需 要增加一道整形工序，而且质量不易保证。第三种方法虽然翻边的端部质量不 及前两种好，但生产效率高，而且省料。由于外壳高度尺寸 21 mm 的公差要求 不高，翻边工艺完全可以保证零件的技术要求，故采用拉深后再冲孔翻边的方 案还是比较合理的。 图 1.3 外壳底部的成形方案 a) 车切 ;b) 冲切 ;c) 冲孔翻边 1.3.2 工艺方案的确定 （1）计算毛坯尺寸 在计算毛坯尺寸以前需要先确定翻边前的半成品形状和尺寸，核算翻边的 变形程度。 一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸缘周边不齐，必须进行修边以达 到工作的要求。因此，在按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后 再计算： 25 . 2 3 . 22 50 d dT 查表 1-1 得：凸缘圆筒形拉深件的修边余量 =1.8 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 6 表 1-1 有凸缘圆筒形拉深件的修边余量 凸缘的相对直径ddt 凸缘直径 dt 1.5 1.5222.5 2.5 251.81.61.41.2 2050 2.52.01.81.6 50100 3.53.02.52.2 100150 4.33.63.02.5 150200 5.04.23.52.7 实际凸缘直径计算： =50+3.6=542 TT ddmm 毛坯直径尺寸的计算： 22 2 1 44 . 3 4rdhddD mm65 3 .225 . 144 . 3 16 3 . 22454 式中： 毛坯直径()Dmm 工件高度()Hmm 工件半径()rmm 工件直径() 4 dmm （2）计算拉深次数 拉伸次数计算： 42 . 2 3 . 22 54 d dT 3 . 2100 65 5 . 1 100 D t 有凸缘的筒形件首次拉深的极限相对高度由表 1-2 查得： 35 . 0 28 . 0 1 1 d h 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 7 表 1-2 有凸缘的筒形件首次拉深的极限相对高度表 1 1 d h 坯料相对厚度（/D）100凸缘的相对直 径 d1/d21.51.51.01.00.60.60.3 1.80.580.480.530.420.440.370.390.34 2.00.510.420.460.360.380.320.340.29 2.20.450.350.400.310.330.270.290.25 2.50.350.280.320.250.270.220.230.20 2.80.270.220.240.190.210.170.180.15 3.00.220.180.200.160.170.140.150.12 而，因此一次拉不出。28 . 0 72 . 0 3 . 22 16 d h 当,时83 . 0 65 54 D dT 3 . 2100 D t 初选。当取， 1 dmmd32 1 17 . 2 30 65 1 d D 8 . 1 30 54 1 d dT 可知首次拉深可行，且，46 . 0 1 1 D d m73 . 0 30 3 . 22 1 2 2 d d m 表 1-3 圆筒形件极限拉深系数（带压料圈）表 坯料相对厚度（/D）100 极 限拉 深系 数 2.01.51.51.01.00.60.60.30.30.150.150.08 M10.480.500.500.530.530.550.550.580.580.600.600.63 M20.730.750.750.760.760.780.780.790.790.800.800.82 M30.760.780.780.790.790.800.800.810.810.820.820.84 由表 1-3 可知，故二次可以拉出。73 . 0 75 . 0 22 mm 但考虑到二次拉深时，接近极限拉深系数，故需保证较好的拉深条件，而 选用大的圆角半径，这对本零件材料厚度为 =1.5，零件直径又较小时是mm 难以做到的。况且零件所要达到的圆角半径(R=1.5)又偏小，这就需要在二mm 次拉深工序后，增加一次整形工序。 在这种情况下，可采用三次拉深工序，以减少各次拉深的变形程度，而选 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 8 用较小的圆角半径，从而可能在不增加模具套数的情况下，既能保证零件质量， 又可稳定生产。 该零件总的拉深系数为,因此，调整后三次拉深工序的拉34 . 0 65 3 . 22 2 D d 深系数为： 0.56,=0.76 =0.80 1 m 2 m 3 m =0.34 321 mmm （3）工序的组合和顺序确定 对于外壳这样工序较多的冲压件，可以先确定出零件的基本工序，再考虑 对所有的基本工序进行可能的组合排序，将由此得到的各种工艺方案进行分析 比较，从中确定出适合于生产实际的最佳方案。 外壳的全部基本工序为：落料65 mm ，第一次拉深、第二次拉深、第三 次拉深（见图 1.5c） 、冲底孔11 mm （见图 1.5d） ，翻边16.5 mm（见图 1.5e） ，冲三小孔3.2mm（见图 1.5f） ，修边50 mm（见图 1.5g） 。共计八道 基本工序，据此可以排出以下五种工艺方案： 方案一：落料与首次拉深复合（见图 1.5a） ，其余按基本工序。 方案二：落料与首次拉深复合，冲11 mm 底孔与翻边复合（见图 1.6a） ， 冲三个小孔 3.2 mm 与切边复合（见图 1.6b） ，其余按基本工序。 方案三：落料与首次拉深复合，冲 11 mm 底孔与冲三个小孔 3.2 mm 复合（见图 1.7a） ，翻边与切边复合（见图 1.7b） ，其余按基本工序。 方案四：落料、首次拉深与冲 11 mm 底孔复合（见图 1.8） ，其余按基 本工序。 方案五：采用级进模或在多工位自动压力机上冲压。 分析比较上述五种方案，可以看出：方案二中，冲 11mm 孔与翻边复合， 由于模壁厚度较小 mm ，小于凸凹模间的最小壁厚 3.8 mm 75 . 2 2 11 5 . 16 a ，模具极易损坏。冲三个小孔 3.2 mm 与切边复合，也存在模壁太薄的问题， 此时 mm ，因此不宜采用。 4 . 2 2 2 . 34250 a 方案三中，虽解决了上述模壁太薄的矛盾，但冲11 mm 底孔与冲三个小 孔 3.2 mm 复合及翻边与切边复合时，它们的刃口都不在同一平面上，而且 磨损快慢也不一样，这会给修磨带来不便，修磨后要保持相对位置也有困难。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 9 方案四中，落料、首次拉深与冲11 mm 底孔复合，冲孔凹模与拉深凸模 做成一体，也会给修磨造成困难。特别是冲底孔后再经二次和三次拉深，孔径 一旦变化，将会影响到翻边的高度尺寸和翻边口部的质量。 方案五采用级进模或多工位自动送料装置，生产效率高。模具结构复杂， 制造周期长，成本高，因此，只有大批量生产中才较适合。 方案一没有上述缺点，但工序复合程度低、生产效率也低，不过单工序模 具结构简单、制造费用低，这在中小批生产中却是合理的，因此决定采用第一 方案。本方案在第三次拉深和翻边工序中，于冲压行程临近终了时，模具可对 工件刚性镦压而起到整形作用，故无需另加整形工序。 表 1-4 正装复合模、倒装复合模优缺点对比 比较项目倒装复合模正装复合模 凸模在上模部分在下模部分 凹模在上模部分在下模部分 工作零件 装配位置 凸凹模在下模部分在上模部分 出件方式 采用顶杆、顶杆自上模 （凹模）内推出，下落 到模具工作面上 采用弹顶器自下模（凹模） 内顶出至模具工作面上 冲裁件的平整度较差较好 废料排除 废料凸模内积聚到一定 程度后，便从下模部分 的漏料孔或排出槽排出 废料不在凸凹模积聚。压力 机回程时及从凸凹模内推出 凸凹模的强度和寿 命 凸凹模承受的涨力太大， 凸凹模的最小壁厚应严 格控制，否则会涨裂 受力情况比倒装复合模好， 但凸凹模的内形尺寸易磨损 增大，壁厚可比倒装的薄 生产操作 废料自漏料孔中排出， 有利于清理模具的工作 面，生产操作较安全 废料自上而下击落，和工件 一起汇聚在模具工作面上， 对生产操作不利 适应性 冲裁件平整要求不高， 凸凹模强度足够时采用。 凸凹模尺寸较大时，可 直接固定要下模上，不 用固定板 适用于薄料的生产，平整度 要求较高，以及壁厚较小， 强度较差的凸凹模 根据表 1-4 倒、正式装复合模的忧缺点比较,结合零件的工艺分析，最后确定落 料与首次拉深复合模具采用正装式复合模。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 10 图 1.5 各工序的模具结构 a) 落料与拉深 ;b) 二次拉深 ;c) 三次拉深 ;d) 冲底孔 ;e) 翻边 ;f) 冲小 孔 ;g) 切边 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 11 图 1.6 方案二的部分模具结构 a)冲孔与翻边;b)冲小孔与切边 图 1.7 方案三的部分模具结构 a)冲底孔与冲小孔；b)翻边与切边 图 1.8 方案四的落料，拉深与冲底孔复合模具结构 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 12 2 工艺计算工艺计算 2.1 确定排样、裁板方案 要提高材料利用率，就必须减少废料面积。排样应保证冲裁件的质量、对 于弯曲件的落料,在排料时还应考虑板料的纤维方向。根据零件的外形与尺寸来 看,本零件最适合的排样方法为有废料排样法的直排。搭边是排样时,冲件之间 以及冲件与条料册边之间留下的余料,它的作用是补偿定位误差,保证冲出合格 的冲件,以及保证条料有一定刚度,便于送材。 搭边数字取决与以下因素:冲件的尺寸和形状；材料的硬度和厚度排样的形 式；条料的送料方法(是否由于侧压板)；挡料装置的形式(包括挡料销,导料销 和定距侧刃等形式)。 板料规格选用 1.59001800。由于坯料直径不算太mmmmmmmm65 小，考虑到操作方便，采用单排。 （1）确定条料宽度 B：查表 2-1 搭边 a 和的数值表得搭边值 1 a =2，=1.5 amm 1 amm 表 2-1 搭边 a 和 a1的数值（低碳钢） 圆件及圆角 r2t 材料厚度 t 沿边 a工件间 a1 11.51.5 1221.5 232.52 3432.5 4543 5654 6865 则条料宽度为： B=D+2a=65+22=69mmmmmm 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 13 （2）确定步距 S: =65+1.5=66.5 1 aDSmmmmmm （3）确定裁板方法：若采用横裁，则裁板条数=26 条，余 6 69 1800 1 B L n b 。每条冲零件个数=13 个,余 34；每板冲零件mm 5 . 66 5 . 1900)( 1 2 s aB n b mm 个数=2613=338 个。板料的材料利用率为 21n nn 总 %100 )( 4 22 bbB L dDn 总 总 %100 1800900 )1165( 4 338 22 =67.2% 若采用纵排，则裁板条数=13 条，余 3；每条冲零件个数 69 900 1 B L n b mm =27 个,余 3；每板冲零件个数 5 . 66 5 . 11800)( 1 2 s aB n b mm =1327=351 个。板料的材料利用率为 21n nn 总 %100 )( 4 22 bbB L dDn 总 总 %100 1800900 )1165( 4 351 22 =69.5% 由此可见,采用纵裁法有较高的材料利用率,故用纵排法。 2.2 确定各工件中间尺寸 （1）首次拉深 首次拉深直径 =0.5665=36.5 (中线尺寸)首次拉深时凹Dmd 11 mmmm 模圆角半径可按公式： 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 14 计算tdDrA)(8 . 0 毛坯或上道工序的拉深直径D 本工序的拉深直径d 材料厚度t 得 =5.2,=0.8=4.2 1A rmm 1T r 1A rmm 首次拉深高度按计算： )( 14 . 0 )(43 . 0 )( 25 . 0 22 1 2 2 1 1ATATF Rr d RrDD d h )2 . 52 . 4( 5 . 36 14. 0 )7 . 57 . 4(43. 0)5465( 5 . 36 25 . 0 2222 =12.9(实际生产中取 13.8) mmmm 首次拉深工序件尺寸见图 2.1 （2）第二次拉深 =0.7636.5=27.7 (中线直径) 122 dmd mmmm 取 =2.5 22TA rrmm 第二次拉深高度按公式计算，得=12.5 (与生产实际相符) 2 hmm 第二次拉深工序件尺寸见图 2.2 图 2.1 首次拉深工序件尺寸 图 2.2 二次拉深工序件尺寸 （3）第三次拉深 =0.8127.7=22.4 (中线直径) 233 dmD mmmm 取=1.5 (达到零件要求圆角半径),此推荐值稍小了些,因第三 33TA rrmm 次拉深兼有整形作用,此值可以达到。 第三次拉深高度按公式计算,得=16。 3 hmm （4）冲底孔 底孔的直径： 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 15 mm 00 0.67 16.511dK D 式中： 翻边系数， 0 K 0 0.67K 翻边后的直径D 其余中间工序尺寸均按零件尺寸而定,工序尺寸如图 2.4 所示的外壳冲压工 序图。 2.3 计算各工序压力 （1）落料拉深工序： 图 2.4 外壳冲压工序图 落料力为： DtF3 . 1 =1.33.14651.5294 =117011)(N 式中： 落料力，单位为 F N 毛坯直径，单位为 Dmm 板料厚度，单位为tmm 板料的抗剪强度，单位为Mpa 式中: =294MPa 本零件的冲裁力有： 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 16 卸料力、推件力、顶件力，在实际生产中常用以下经验公式计算： 卸 F 推 F 顶 F 1 FKF 卸卸 2 FnKF 推推 3 FKF 顶顶 式中：、分别为卸料力、推件力、顶件力系数，其值可查表 卸 F 推 F 顶 F 2-2 查得 表 2-2 卸料力、推件力和顶件力系数表 料厚 /mmKxKtKd 0.1 0.0650.0750.10.14 0.10.50.0450.0550.0630.08 0.52.50.040.050.0550.06 2.56.50.030.040.0450.05 钢 6.50.020.030.0250.03 卸料力为： 落料 FKF xx =0.04117011 =4680)(N 式中： =0.04 x K 首次拉深力为： 11 KtdF b 拉深 =3.1436.51.53250.75 =41904)(N 式中： 拉深力 拉深 F)(N 筒形件的工序直径，根据料厚中线计算 1 d mm 材料厚度t 材料抗拉强度 b 修正系数 1 k 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 17 式中： =325由表 2-3 查得， b MPa =0.75 由表 2-4 查得。 1 K 表 2-3 优质碳素钢的力学性能表 牌号 b/MPas/MPa 10F315185 08325195 10335205 表 2-4 修正系数及之值 1 K 2 K K10.620.650.670.700.720.750.770.80 K20.790.720.660.600.550.500.450.40 M1Mn0.700.720.750.770.800.85 K21.00.950.900.850.800.70 压边力为： prdD F d )2( 4 2 11 2 压边 =5 . 2)2 . 52 5 . 36(65 4 22 =4019)(N 压边力 压边 F )(N 毛坯直径 （该零件毛坯直径为）Dmmmm65 拉深件直径dmm 凹模圆角半径 1d r mm 单位压边力PMpa 式中: p=2.5由表 2-5 查得Mpa 表 2-5 在双动压力机上拉深时单位压边力的数值 工件复杂程度单位压边力Mpap/ 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 18 难加工件3.7 普通加工件3 易加工件2.5 这一工序的最大总压力，在离下极点 13.8 达到 压边落料卸总 FFFF =4680+41904+4019 =50603)(N （2）第二次拉深工序 拉深力为: 22 KtdF b 拉深 =3.1427.71.53250.50 =20818)(N 式中: =0.50 可由表 1-9 查得。 2 K 压边力为: prdd F d )2( 4 2 22 2 1 压边 =5 . 2)5 . 22 7 . 27( 5 . 36 4 22 =281)(N 由于采用较大拉深系数,坯料的相对厚度=4.1,其76 . 0 2 m100 5 .36 5 . 1 100 1 d 值足够大,可不用压边，这里的压边圈实际上是作为定位与顶件之用。 总压力为: NFFF2109928120818 压边拉深总 （3）第三次拉深工序 拉深力为: 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 19 23 KtdF b 拉深 =3.1423.81.53250.50 =18945)(N 压边力为: prdd F d )2( 4 2 22 2 1 压边 =5 . 2)5 . 22 4 . 22( 7 . 27 4 22 =32)(N 总压力为: NFFF198773218945 压边拉深总 （4）冲mm 小孔和mm底孔的冲裁力工序2 . 311 冲裁力： 冲mm小孔的冲孔力：2 . 3 DtF3 . 1 小孔 =1.33.143.21.5294 =5761N 冲mm小孔的冲孔力：11 DtF3 . 1 底孔 =1.33.14111.5294 =19802)(N 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 20 推件力： 冲mm小孔的推件力：2 . 3 小孔推 FKF t1 =0.0555761 =317)(N 式中：=0.055 t K 冲mm小孔的推件力：11 底孔推 FKF t2 =0.05519802 =1089)(N 则最大冲压力： 2推总底孔 FFF =19802+1089 =20891)(N （5）翻边工序 翻边力： 0 1.1 s FDdt =1805 . 111 5 . 1614 . 3 1 . 1）（ =5129)(N 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 21 （6）切边工序 切边力： DtF3 . 1 =1.33.14501.5294 =90008)(N 2.4 选用压力机 对于轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压 力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精 度和寿命。一切对称冲裁件的压力中心，均位于其轮廓图形的几何中心点上。 对于该零件，由图形可知压力中心位于圆心上。 在确定了模具结构及尺寸以后，还需对所选的压力机的其它技术参数进行 校核，最后才能确定所需的压力机。首先以冲裁所需的总冲压力初步选择压力 机，压力机的公称压力必须大于所计算的总裁冲压力。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 22 表 2-6 开式双柱可倾压力机技术规格 型号 J23- 3.15 J23- 6.3 J23- 10 J23- 16 J23- 16B J23- 25 JC23 -25 公称压力KN/31.563100160160250350 滑块行程mm/25354555706580 滑块行程次数mm/次2001701451201205550 最大封闭高度mm/120150180220220270280 封闭高度调节量mm/25353545605560 滑块中心线至床身距离mm/90110130160160200205 立柱距离mm/120150180220220270300 前后160200240300300370380 工作台尺寸mm/ 左右250310370450450560610 前后90110130160110200200 左右120160200240210290290工作台孔尺寸mm/ 直径110140170210160260260 厚度30303540605060 垫板尺寸mm/ 直径150 直径25303040404050 模柄孔尺寸mm/ 深度40555560606070 前后90180190 滑块底面尺寸mm/ 左右100200210 床身最大可倾角 o 45 o 45 o 35 o 35 o 35 o 30 o 20 由表 2-6 可得，落料拉深复合模压力机的型号为JC23-25，其他工序的模具的压力机 的型号 J23-25。 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 23 3 模具工作零件设计模具工作零件设计 3.1 确定冲裁间隙 冲裁间隙的合理数值应在设计凸模与凹模工作部分尺寸时给予保证，同时 在模具装配时必须保证间隙，沿封闭轮廓线的分布均匀，这样才能保证取得满 意的效果。 表 3-1 冲裁模初始双边间隙 08、10、35、Q235 Q345 40、50 65Mn 材料厚 m t Zmin Zmax ZminZmaxZminZmaxZminZmax 0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.060 0.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.072 1.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.126 1.20.1260.1800.1320.1800.1320.180 1.50.1320.0240.1700.2400.1700.240 1.750.2200.3200.2200.3200.2200.320 查表 3-1 得：， 132 . 0 min Z024 . 0 max Z 3.2 冲裁凸、凹模尺寸计算 （1）落料工序 图 3.1 为落料拉深复合模总装示意图,落料件的尺寸取决于凹模，因此落料 模先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。刃口磨损后冲件尺寸减 小，取接近或等于冲件的最大极限尺寸在选择模具制造公差时，既要保证冲件 的精度要求，又要保证有合理的间隙一般冲模精度较冲件精度高 23 级。复合 模中落料部分刃口尺寸计算，圆形落料凹模凸凹模中的凸模部分，可采用分开 加工.拉深前的坯料直径取自由公差，可定为 IT14 级精度，故取落料件直径为 ，落料凹模及凸模的刃口尺寸可按其公式计算。65 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 24 图 3.1 落料拉深复合模总装示意图 模的凸凹刃口尺寸计算如下： 落料凹模刃口尺寸： d d xDD 0 )( )(63.64 )74 . 0 5 . 065( 030 . 0 0 030 . 0 0 mm 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 25 凸凹模中落料凸模刃口尺寸为： p p ZxDD 0 min) ( )(50.64 )132 . 0 74. 05 . 065( 0 020. 0 020. 0 0 mm 式中: 落料凸、凹模刃口尺寸， pd DD 、mm 落料件的基本尺寸， Dmm 工件的制造公差，可查表 3-2 得 磨损系数，当冲裁件精度为 14 级时，x5 . 0x 最小合理间隙 min Z 凸、凹模制造公差,可有表 3-3 查得 d p、 表 3-2 标准公差表 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 26 表 3-3 冲裁时凸、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模偏差p凹模偏差 d 18 -0.020+0.020 1830 -0.020+0.025 3080 -0.020+0.030 80120 -0.025+0.035 由于=0.03+0.02=0.05模柄总长+凸凹模高-推件块厚 即 L95+65-25=135mm 全套图纸加扣 3012250582 共 51 页 35 取 杆 L =140mm 最后选打料推杆尺寸为140,材料取 40 钢，热处理硬度mm12mm 4045HRC。 4.3 导柱与导套 在选用时应注意导柱的长度，应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面 与上模座顶面的距离不小于 1015 。而下模座底面与导柱底面的距离应为 mm 0.51。mm 导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚在 0.8 以下的模具时，选用 H6/h5 配合的 I 级精度模架，当冲裁板厚为 0.84mmmm 时，选用 H7/h6 配合的级精度模架。mm 4.4 模柄 中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的，直接将上模座固定在滑 块上。本模具属于小形冲模，选压入式模柄，它与上模座采用过度配合， 6 7 m H 并加销钉防转，模柄规格：。利用 235.1981 1 . 2862,9550QGBmmmmA 的模柄，配以模柄套。 mmmmA10045 )7050(10mmmm 4.5 定位零件 （1） 条料方向的控制 条料的送料方向一般都是靠着导料板或导料销一侧导向送料，以免送偏。 用导料销控制送料方向时，一般要用两个。由于本冲压模具采用手工送料，为 此：可以省去侧压装置。手工直接送料进入凸模刃口。 （2） 挡料销的选择 固定挡料销分为圆形与钩形两种。一般装在凹模上，活动挡料销，其常用 于倒装复合模中，装于卸料板上可以伸缩。由于本模具装置要求简单，所以， 可以采用圆形挡料销，因为其结构简单，制造加工方便。 4.6 卸料件与推件零件 （1） 弹性卸料装置 弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和卸料螺钉组成。 常用于冲裁厚度小于的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。广泛用于mm5 . 1 复合模中。卸料板与凸模之间的单边间隙取。t )